2019-2020年高中生物 第5章 第3節(jié) ATP的主要來(lái)源-細(xì)胞呼吸典例精析 新人教版必修1 探究細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)分析【例1】如圖5314表示的是測(cè)定保溫桶內(nèi)溫度變化的實(shí)驗(yàn)裝置。某研究小組以該裝置探究酵母菌在不同條件下呼吸作用的情況。材料用具：保溫桶(500 mL)、溫度計(jì)、活性干酵母、質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蠟油。實(shí)驗(yàn)假設(shè)：酵母菌在有氧條件下呼吸作用比無(wú)氧條件下呼吸作用放出熱量更多。(1)取A、B兩裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下，請(qǐng)補(bǔ)充下表中的內(nèi)容。裝置方法步驟一方法步驟二方法步驟三A加入240 mL的葡萄糖溶液加入10 g活性干酵母_B加入240 mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液_加入石蠟油，鋪滿液面(2)B裝置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是_，這是控制實(shí)驗(yàn)的_變量。(3)要測(cè)定B裝置因呼吸作用引起的溫度變化量，還需要增加一個(gè)裝置C。請(qǐng)寫出裝置C的實(shí)驗(yàn)步驟：裝置方法步驟一方法步驟二方法步驟三C_加入石蠟油，鋪滿液面(4)實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)：在適宜條件下實(shí)驗(yàn)，30 min后記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若裝置A、B、C溫度大小關(guān)系是_(用“<”、“”、“>”表示)則假設(shè)成立。解析：(1)該實(shí)驗(yàn)要探究酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下的不同呼吸方式，所以A、B兩裝置內(nèi)的自變量應(yīng)為氧氣的有無(wú)，其他條件要保持完全相同。(2)B裝置內(nèi)煮沸葡萄糖溶液是為了完全除去其內(nèi)的氧氣，從而創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境。(3)裝置C作為B裝置的對(duì)照，驗(yàn)證呼吸作用引起溫度變化，因此兩裝置內(nèi)的自變量應(yīng)為酵母菌的有無(wú)。(4)一段時(shí)間后，若進(jìn)行了有氧呼吸的A試管溫度>進(jìn)行了無(wú)氧呼吸的B試管溫度>C試管溫度，則假設(shè)成立。答案：(1)不加入石蠟油加入10 g活性干酵母(2)去除氧氣自(3)加入240 mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液不加入活性干酵母(4)A>B>C點(diǎn)撥：在本實(shí)驗(yàn)中C組的設(shè)置是必需的，它是實(shí)驗(yàn)組A、B的對(duì)照，說(shuō)明細(xì)胞呼吸產(chǎn)生熱量，而A組與B組的對(duì)比，說(shuō)明有氧呼吸產(chǎn)生熱量多于無(wú)氧呼吸。變式拓展1通過(guò)探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，可以了解細(xì)胞呼吸的類型。閱讀下列實(shí)驗(yàn)過(guò)程，回答有關(guān)問(wèn)題。(1)材料用具：液體石蠟油，質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的葡萄糖溶液，酵母菌培養(yǎng)液，保溫瓶，溫度計(jì)，棉花等。(2)實(shí)驗(yàn)步驟取三個(gè)保溫瓶，編號(hào)為A、B、C。A瓶注入1 L經(jīng)煮沸并冷卻的質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的葡萄糖溶液，B、C瓶分別注入1 L質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的葡萄糖溶液。向A、B瓶中加入等量的酵母菌培養(yǎng)液，C瓶中不加入酵母菌培養(yǎng)液。向A瓶中注入液體石蠟油。在三個(gè)瓶中放入溫度計(jì)，并用棉花團(tuán)塞住瓶口，以固定溫度計(jì)并保證保溫瓶通氣。24 h后觀察并記錄三個(gè)保溫瓶的溫度。(裝置如圖5315所示) (3)分析討論A瓶葡萄糖溶液煮沸的目的是_。等溶液冷卻后再加入酵母菌的原因是_。注入液體石蠟油的目的是_。設(shè)置C瓶的目的是_。A、B兩瓶的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了什么？倒掉石蠟油，聞一聞A瓶?jī)?nèi)有什么氣味？_。 細(xì)胞呼吸的過(guò)程分析【例2】下列四支試管中分別含有不同的化學(xué)物質(zhì)和活性酵母菌細(xì)胞制備物，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的保溫后，不產(chǎn)生CO2的試管為()A葡萄糖細(xì)胞膜已破裂的細(xì)胞B葡萄糖線粒體C丙酮酸線粒體D葡萄糖細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)并隔絕空氣解析：若試管內(nèi)存在葡萄糖、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體，則能完成有氧呼吸全過(guò)程，產(chǎn)生CO2。試管內(nèi)不存在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，葡萄糖不能生成丙酮酸，而葡萄糖又不能直接在線粒體中被分解為CO2。試管內(nèi)裝有丙酮酸與線粒體，可進(jìn)行有氧呼吸的第二、三階段，丙酮酸與水在線粒體內(nèi)分解產(chǎn)生CO2。在隔絕空氣的情況下，葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被分解產(chǎn)生酒精和CO2。答案：B點(diǎn)撥：細(xì)胞呼吸不同場(chǎng)所的酶的種類不同，氧化分解的底物不同，葡萄糖在線粒體內(nèi)不能被分解的原因是線粒體中缺乏分解葡萄糖的酶。變式拓展2提取鼠肝臟細(xì)胞的線粒體為實(shí)驗(yàn)材料，向盛有線粒體的試管中注入丙酮酸時(shí)，測(cè)得氧的消耗量較大；當(dāng)注入葡萄糖時(shí)，測(cè)得氧的消耗量幾乎為零；同時(shí)注入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葡萄糖時(shí)，氧消耗量又較大。對(duì)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋錯(cuò)誤的是()A線粒體內(nèi)進(jìn)行的是丙酮酸徹底分解和消耗氧氣生成水的過(guò)程B在線粒體內(nèi)不能完成葡萄糖的分解，而能完成丙酮酸的分解過(guò)程C葡萄糖分解成丙酮酸是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成的，不需要消耗氧氣D有氧呼吸中，水的參與和生成都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的變式拓展3有氧呼吸全過(guò)程的物質(zhì)變化可分為三個(gè)階段：C6H12O6丙酮酸H；丙酮酸H2OCO2H；HO2H2O。下列與此相關(guān)的敘述正確的是()A第階段反應(yīng)極易進(jìn)行，無(wú)需酶的催化B第階段無(wú)ATP生成，第階段形成較多的ATPC第階段能為其他化合物的合成提供原料D第階段與無(wú)氧呼吸的第階段不同 影響細(xì)胞呼吸的因子【例3】如圖5316所示是外界條件對(duì)植物細(xì)胞呼吸速率的影響曲線圖。請(qǐng)據(jù)圖分析并回答下列問(wèn)題。 (1)從甲圖可知細(xì)胞呼吸最旺盛時(shí)在_點(diǎn)，AB段說(shuō)明隨溫度的升高，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度_；溫度主要通過(guò)影響_來(lái)影響呼吸強(qiáng)度。(2)乙圖中曲線是_呼吸類型，若曲線描述的是水稻根細(xì)胞的細(xì)胞呼吸，那么在DE段根細(xì)胞內(nèi)積累的物質(zhì)是_。曲線在F點(diǎn)以后影響呼吸強(qiáng)度的外界因素主要是_，F(xiàn)點(diǎn)以前影響呼吸強(qiáng)度的外界因素主要是_。解析：(1)從甲圖可知，曲線最高點(diǎn)即細(xì)胞呼吸最旺盛時(shí)所對(duì)應(yīng)的B點(diǎn)，在AB段，隨溫度的上升細(xì)胞呼吸的相對(duì)速率逐漸增大，溫度主要通過(guò)影響酶的活性來(lái)影響呼吸速率。(2)乙圖中，曲線隨著氧氣濃度的上升，細(xì)胞呼吸的相對(duì)速率下降，說(shuō)明曲線是無(wú)氧呼吸。水稻根細(xì)胞在DE段氧氣濃度相對(duì)較低的情況下主要進(jìn)行無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生酒精。曲線是有氧呼吸曲線，F(xiàn)點(diǎn)以后細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸，此時(shí)氧氣濃度不再是限制細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的主要因素，此時(shí)限制細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的最可能因素是溫度，而F點(diǎn)以前限制因素則是氧氣濃度。答案：(1)B增強(qiáng)酶活性(2)無(wú)氧酒精溫度氧氣濃度點(diǎn)撥：解答本題關(guān)鍵注意以下幾點(diǎn)：(1)溫度通過(guò)影響酶的活性影響細(xì)胞呼吸。(2)乙圖中D點(diǎn)只進(jìn)行無(wú)氧呼吸，E點(diǎn)兩種呼吸方式同時(shí)進(jìn)行，F(xiàn)點(diǎn)以后只進(jìn)行有氧呼吸。變式拓展4現(xiàn)有等量的A、B兩個(gè)品種的小麥種子，將它們分別置于兩個(gè)容積相同、密閉的棕色廣口瓶?jī)?nèi)，各加入適量(等量)的水。在25 條件下，瓶?jī)?nèi)O2含量變化如圖5317所示。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)在t1t2期間，瓶?jī)?nèi)O2含量的降低主要是由種子的_引起的，A種子比B種子的呼吸速率_，A、B種子釋放CO2量的變化趨勢(shì)是_。(2)在0t1期間，廣口瓶?jī)?nèi)的CO2有少量增加，主要原因可能是_。 細(xì)胞呼吸的原理及其應(yīng)用【例4】下列有關(guān)糧食、水果的保存正確的是()A糧食、水果應(yīng)該在無(wú)氧條件下保存，以抑制有氧呼吸消耗有機(jī)物B低溫抑制酶的活性，從而抑制細(xì)胞呼吸，保存糧食、水果在零下低溫的效果應(yīng)該強(qiáng)于零上低溫C水分會(huì)促進(jìn)細(xì)胞呼吸，糧食、水果應(yīng)該保存在干燥的環(huán)境中D糧食、水果釋放CO2最少時(shí)對(duì)應(yīng)的O2濃度是二者保存的最適O2濃度錯(cuò)解A、B、C從三個(gè)層面考查糧食、水果保存，A中對(duì)氧氣濃度為低氧，B中對(duì)溫度要求，水果保鮮應(yīng)為零度以上低溫，C中水果保鮮應(yīng)保持一定的濕度。正解D無(wú)論谷物還是水果，在保存時(shí)都要求抑制呼吸，減少有機(jī)物的消耗。完全無(wú)氧的環(huán)境，無(wú)氧呼吸旺盛，消耗的有機(jī)物較多。在低氧環(huán)境下，無(wú)氧呼吸和有氧呼吸都較弱，有機(jī)物消耗較少。悟區(qū)：O2、溫度、水分是影響細(xì)胞呼吸主要因素，在生產(chǎn)生活中通常利用調(diào)節(jié)三種外界因素來(lái)降低細(xì)胞呼吸，以延長(zhǎng)糧食和水果的保存期。但在具體操作中，保存糧食和保鮮水果對(duì)三種條件的要求是不完全相同的。變式拓展5“一騎紅塵妃子笑，無(wú)人知是荔枝來(lái)?！惫湃藶榱顺缘锦r荔枝，需要?jiǎng)佑么罅康娜肆?、物力，而現(xiàn)在通過(guò)控制下列哪組條件便可輕松獲得新鮮荔枝()A低O2、高CO2、零上低溫、濕潤(rùn)B低O2、高CO2、零下低溫、干燥C無(wú)O2、高CO2、零上低溫、濕潤(rùn)D低O2、低CO2、零下低溫、干燥變式拓展6利用地窖貯藏種子、果蔬在我國(guó)歷史悠久。地窖中的CO2濃度較高，有利于()A降低呼吸強(qiáng)度B降低水分吸收C促進(jìn)果實(shí)成熟D抑制果實(shí)成熟【變式拓展】1(3)減少溶解氧的含量防止溶液溫度過(guò)高將酵母菌殺死創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境作為對(duì)照實(shí)驗(yàn)說(shuō)明酵母菌既能在有氧時(shí)進(jìn)行有氧呼吸，又能在無(wú)氧時(shí)進(jìn)行無(wú)氧呼吸，有氧呼吸產(chǎn)生的熱量比無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的熱量多；倒掉石蠟油，A瓶中有酒味，說(shuō)明酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生了酒精解析：本實(shí)驗(yàn)的目的是探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，所以要排除氧氣因素的干擾，將葡萄糖溶液煮沸的目的就是為了盡量排除溶解氧；注入液體石蠟油的目的是為了創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境。C瓶不做任何處理，為空白實(shí)驗(yàn)，顯然是為了作對(duì)照。2D解析：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)進(jìn)行的是有氧呼吸的第一階段，葡萄糖分解為丙酮酸，此階段不消耗氧氣。線粒體中進(jìn)行的是有氧呼吸的第二階段和第三階段，水參與第二階段的化學(xué)反應(yīng)，而水的生成則發(fā)生在第三階段。3C解析：有氧呼吸分三個(gè)階段：第階段，葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解成丙酮酸，同時(shí)產(chǎn)生H和少量ATP，這一階段與無(wú)氧呼吸第階段完全相同；第階段，丙酮酸在線粒體中分解成CO2，同時(shí)產(chǎn)生H和少量ATP；第階段，第階段產(chǎn)生的H與O2結(jié)合生成水，同時(shí)產(chǎn)生大量ATP。4(1)有氧呼吸快先遞增后遞減(2)種子的無(wú)氧呼吸產(chǎn)生了CO2解析：密閉環(huán)境中氧氣濃度下降的原因是種子有氧呼吸消耗氧氣，所以下降的幅度應(yīng)該表示呼吸速率。5A解析：影響細(xì)胞呼吸的因素主要有水分、O2、CO2和溫度。題干中要求減少水分的消耗，所以只能從O2濃度、CO2濃度和溫度三方面來(lái)考慮。酶活性在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高而增強(qiáng)，故低溫是貯藏水果行之有效的方法之一，但零下低溫會(huì)引起凍傷從而失去水果的口感。O2是有氧呼吸的原料，CO2是細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物，降低反應(yīng)物濃度或增加產(chǎn)物濃度都會(huì)降低細(xì)胞呼吸的速率。完全無(wú)O2條件下，細(xì)胞可進(jìn)行無(wú)氧呼吸，而O2的存在可以起到抑制無(wú)氧呼吸的作用，因此O2應(yīng)調(diào)節(jié)至一個(gè)合適的濃度，在這個(gè)濃度下，O2對(duì)無(wú)氧呼吸起抑制作用，而有氧呼吸又很弱，從而使有機(jī)物的消耗達(dá)到最低。6A解析：貯藏種子和果蔬，主要目的是減少有機(jī)物消耗。CO2是細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物，其濃度高，能抑制細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，從而減少有機(jī)物的消耗。